钠硫电池电解质隔膜β-氧化铝陶瓷管高温烧结抽屉窑制造技术

一种钠硫电池电解质隔膜β-氧化铝陶瓷管高温烧结抽屉窑，它解决了现有技术存在高温烧结易造成钠的高温蒸发、晶粒团聚长大导致机械性能显著下降、晶粒边界上残余的NaAlO2导致样品对湿度较敏感和电导率降低等问题，其特征在于：在墙体（18）的两侧上下交错高温烧嘴（7），并在窑顶设置助燃风管道（1）和天然气主管（2），分别通过助燃风支管（22）、助燃风金属软管（8）和天然气支管（21）及天然气金属软管（9）与安装在烧嘴砖（11）内的烧嘴（7）相连，采用自动化控系统对高温炉内的燃烧气氛进行严格的工艺控制。具有结构合理、工艺先进、窑内氛围均衡、控制范围广等优点，可为高效率和大容量的储能电池提供优质的β-氧化铝陶瓷管电解质隔膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
钠硫电池电解质隔膜β-氧化铝陶瓷管高温烧结抽屉窑一、
本技术属于热工设备，尤其是涉及到一种新能源钠硫储能电池电解质隔膜β-氧化铝陶瓷管的高温烧结设备。二、
技术介绍
根据美国电力研究院公布的资料，在各种化学储能技术方案中，钠硫电池是唯一一种能同时实现高效率和大容量的储能电池。钠硫电池已经成功用于电网削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。当前仅有日本NGK公司能够实现钠硫电池商业规模的应用，独占世界市场。中科院上海硅酸盐所和上海电力公司合作，自主研发出储能用大容量钠硫电池，目前已进入中试阶段，使我国成为世界上第二个有望实现其规模化生产的国家。而单体钠硫电池主要包括β -Al2O3固体电解质陶瓷管、氧化铝纤维、硫极、钠极和不锈钢筒体(结构主要由一个β-Al2O3固体电解质做成的中心管，将内室的熔融钠和外室的熔融硫隔开，整个装置再密封于不锈钢容器内)。其中β-Al2O3陶瓷是很好的固体电解质，具有不透过钠、硫或硫化钠熔体，又有优良的离子电导性和电子绝缘性，所以用作钠硫电池中分隔钠极和硫极的隔膜，并在电池反应过程中起传导钠离子的电解质作用。β-Al2O3陶瓷管成型制作采用成型、等静压、素坯加工以及素胚预烧工艺。将β氧化铝合成粉末球磨到所需尺寸，然后烧结到电池设计所要求形状。等静压后从模具上取出后进行高温烧结以获得高密度、适当机械强度与良好的电性能。但高温烧结中一般易造成钠的高温蒸发，并造成晶粒团聚长大导致机械性能显著下降，晶粒边界上残余的NaAlO2导致样品对湿度较敏感，另外电导率也将会相应地降低。所有的反应过程均需高纯度的Al2O3前驱体和长时间的高反应温度。因此需要一种能提高β-Al2O3陶瓷管高温烧结的技术来保证钠硫电池生产企业的正常生产需求。三、
技术实现思路
本技术的目的就是为市场提供一种既节能降耗，又具有温控精度高、气氛调节广的用于钠硫电池电解质隔膜的β-氧化铝陶瓷管高温烧结抽屉窑。本专利技术的技术方案是:该抽屉窑是由立柱和横梁构成的金属框架、墙体、窑顶、车下风管、轨道，底排烟烟道口、砂封槽和窑车曲封等组成，在炉膛墙体的两侧上下交错设置测温观火孔和烧嘴孔，在金属框架的上方设置助燃风管道和天然气主管，分别通过带蝶阀的助燃风支管、助燃风金属软管和设有球阀、电动调节线性阀、燃气电磁阀的天然气支管及天然气金属软管与安装在烧嘴孔内的烧嘴相连，并采用自动化控系统对高温炉内的燃烧气氛进行严格的工艺控制。所述自动化控系统是以西门子SIMATIC S7全集成自动化控制器作为主控设备，通过以太网输送信息到车间级窑炉控制系统和信息化管理系统，实现车间级生产设备控制系统的数据通信。本技术的有益效果在于:由于窑内采用上下分层交错布置烧嘴，并且采用自适应模糊控制和温度场均衡控制相结合方式进行控制。具有如下优点:一是炉内燃烧气氛可控；二是控制精度高，水平断面温差< ±5，垂直断面温差< ±3 (以测温环测定为准)；三是自动化程度高，将西门子SIMATIC S7作为主要控制设备，它具有优越的控制、管理一体化性能，高可靠性和人、机接口的良好操作性能。系统采用SIMATIC S7的控制算法和本企业独特的自适应模糊控制温度算法以及线性燃烧控制方式相结合，使系统在运行过程中按照操作人员预定的控制目标函数进行单元的控制优化，并保证其在升温、保温段的主控点温度波动(偏离工艺曲线的程度)控制达到工艺要求；四是温控精度高，选用国标测量热电偶，配套高质量的补偿导线提高温度测量精度。采用AIBUS数显温度变送器，将热电偶反映的炉温用数字量形式直接导入控制系统，消除了转换误差，提高了温控精度；五是炉内温差小，增加了程控摆动燃烧方式(可选)，对编组后的烧嘴功率进行互补动态调节，可对改善炉内温度场的均衡性增加新的控制手段；六是控制系统可靠性强，由于本系统所使用的主控设备一SIMATIC S7本身的失效损坏引发的控制故障几乎为零(无故障间隔时间大于6万小时)，以及S7在程序运行机制上采取了动态诊断、指令重复执行、程序卷回等先进的容错技术，保证了主控系统可靠运行；七是具有完善的后备手动操作功能，窑炉所有的温度、压力控制点/检测点均配置有单独的数字显示，全部控制点均配有软手动操作功能，并可做到自动/CRT操作面板手动操作的无扰动切换，操作人员可从CRT或控制柜面板上一览窑炉工作数据；八是系统配有大屏幕显示器、鼠标、操作键盘，操作人员可凭相应级别的密码进入人——机对话界面，对窑炉设备进行不同级别的操作，如工艺烧成曲线的修改、运行状态的改变、系统的再组态，等等。人——机对话界面的设计符合人机工程学的原则，简洁实用，并对于错误操作有不同形式的警示，以致到拒绝执行；九是操作站(上位计算机)中具备了一个较完善的生产质量管理数据库，它可长期显示记录每个窑次自进窑到出窑整个烧成周期中热工参数的变化情况。如它所经过的温度曲线，压力曲线及相应时段的机电设备的运行情况，可保存24个月，而且可随时作出备份以供长期保存。这个数据库的实现可促进全面质量管理体系的完善；十是报警及事故处理功能强，该系统可处理的监测报警点可达256个，用户可任意设定监控值的报警限，有超限时，计算机将使用声光提示报警，并可调出事故处理画面，同时记录下事故处理的进程。下面结合附图对本专利技术作进一步说明。四、【附图说明】图1为本技术本技术整体结构示意图；图2为本技术截面结构示意图。图中:1为助燃风管道，2为天然气主管，3为蝶阀，4为球阀，5为电动调节线性阀，6为燃气电磁阀，7为烧嘴，8为助燃风金属软管，9为天然气金属软管，10为测温及观火孔，11为烧嘴砖，12为车下风管，13为轨道,14为底排烟烟道口，15为砂封槽,16为窑车曲封，17为立柱，18为墙体，19为窑顶，20为横梁，21为天然气支管，22为助燃风支管。五、【具体实施方式】以建一条窑内容车5辆的抽屉窑为例，在炉膛墙体18的两侧上下分两层交错安装12只高速烧咀7，并在由立柱17和横梁20构成的金属框架的上方设置助燃风管道I和天然气主管2，分别通过带蝶阀3的助燃风支管22、助燃风金属软管8和设有球阀4、电动调节线性阀5、燃气电磁阀6的天然气支管21及天然气金属软管9与安装在烧嘴砖11内的烧嘴7相连。分12路温度区域均衡控制，天然气和助燃风上下分层流量控制，可有效减少上下温差。并采用自动化控系统对高温炉内的燃烧气氛进行严格的工艺控制。所述自动化控系统是以西门子SIMATIC S7全集成自动化控制器作为主控设备，通过以太网输送信息到车间级窑炉控制系统和信息化管理系统，实现车间级生产设备控制系统的数据通信。为用户的烧成工艺调整提供了控制手段，进而达到节约能源之目的。本技术的控制系统的设计消化吸收了国外著名窑炉生产商控制系统的产品特点，并在系统控制模式设计上取得了重大创新。采用了(德)西门子公司的SIMATIC S7全集成自动化控制器作为主控设备，该控制器集优越的控制、管理一体化性能和高可靠性于一体，并具有良好的人、机接口操作性能。系统控制软件的设计采用的SIMATIC S7系统内控制算法和本企业独特的自适应模糊控制温度算法相结合，大大提高了窑炉的自控水平，且有效地保障了用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠硫电池电解质隔膜β?氧化铝陶瓷管高温烧结抽屉窑，它包括由立柱（17）和横梁（20）构成的金属框架、墙体（18）、窑顶（19）、车下风管（12）、轨道（13），底排烟烟道口（14）、砂封槽（15）和窑车曲封（16），其特征在于：在炉膛墙体（18）的两侧上下交错设置测温观火孔（10）和烧嘴砖（11），在金属框架的上方设置助燃风管道（1）和天然气主管（2），分别通过蝶阀（3）的助燃风支管（22）、助燃风金属软管（8）和设有球阀（4）、电动调节线性阀（5）、燃气电磁阀（6）的天然气支管（21）及天然气金属软管（9）与安装在烧嘴砖（11）内的烧嘴（7）相连，并采用自动化控系统对高温炉内的燃烧气氛进行工艺控制。

【技术特征摘要】
1.一种钠硫电池电解质隔膜β-氧化铝陶瓷管高温烧结抽屉窑，它包括由立柱(17)和横梁(20)构成的金属框架、墙体(18)、窑顶(19)、车下风管(12)、轨道(13)，底排烟烟道口(14)、砂封槽(15)和窑车曲封(16)，其特征在于:在炉膛墙体(18)的两侧上下交错设置测温观火孔(10)和烧嘴砖(11)，在金属框架的上方设置助燃风管道(I)和天然气主管(2)，分别通过蝶阀(3)的助燃风支管(22)、助燃风金属软管(8)和设有球阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨应春，占鸿鸣，李建政，刘志刚，冯国强，
申请(专利权)人：黄冈市华窑中盛窑炉有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：